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推動(dòng)架工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
【摘要】
在生產(chǎn)過程中,使生產(chǎn)對(duì)象(原材料,毛坯,零件或總成等)的質(zhì)和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程,如毛坯制造,機(jī)械加工,熱處理,裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中,要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步,加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量,切削深度,主軸轉(zhuǎn)速和切削速度,該工序的夾具,刀具及量具,還有走刀次數(shù)和走刀長度,最后計(jì)算該工序的基本時(shí)間,輔助時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。
關(guān)鍵詞: 工序 工藝 定位方案
Abstract: Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.
Key Words: The process worker one orient the scheme
目 錄
1 緒論 1
1.1 選題的意義...........................................................................................................................................1
1.2 夾具的發(fā)展方向...................................................................................................................................1
1.3 本章小結(jié)................................................................................................................................................3
2 推動(dòng)架的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1 推動(dòng)架的工藝.................................................................................................................................3
2.1.1 推動(dòng)架的作用 3
2.1.2推動(dòng)架的技術(shù)要求..........................................................3
2.1.3 推動(dòng)架的工藝分析 4
2.3 確定毛坯,繪制毛坯簡圖..............................................................................................................6
2.3.1選擇毛坯..................................................................7
2.3.2 繪制推動(dòng)架毛坯的鑄造簡圖.................................................8
2.4 擬定推動(dòng)架工藝路線.....................................................................................................................9
2.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇..........................................................10
2.4.2 精基準(zhǔn)的選擇.............................................................10
2.4.3粗基準(zhǔn)的選擇.............................................................10
2.5各面、孔加工方法的確定.............................................................................................................11
2.6 加工階段的劃分...........................................................................................................................11
2.7 工序的集中于分散.......................................................................................................................11
2.8 工序順序的安排...........................................................................................................................12
2.8.1機(jī)械加工工序.............................................................12
2.8.2熱處理工序...............................................................13
2.8.3輔助工序.................................................................13
3 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用............................................................13
3.1 機(jī)床設(shè)備的選用................................................................13
3.2 工藝裝備的選用.................................................................13
4 加工余量、工序尺寸和公差的選用.......................................................14
5 切削用量與時(shí)間定額的計(jì)算............................................................15
5.1 切削用量的計(jì)算...........................................................................................................................15
5.1.1 鉆孔工步................................................................16
5.1.2 擴(kuò)孔工步.................................................................17
5.1.3 粗絞工步.................................................................17
5.1.4 精絞工步.................................................................17
5.2 時(shí)間定額的計(jì)算...........................................................................................................................17
5.2.1 基本時(shí)間Tj的計(jì)算........................................................18
5.2.2 輔助時(shí)間Tf的計(jì)算........................................................18
5.2.3 其他時(shí)間的計(jì)算...........................................................19
5.2.4 單件時(shí)間Tdj的計(jì)算.......................................................19
6 夾具設(shè)計(jì) 20
6.1 問題的提出....................................................................20
6.2 定位方案......................................................................20
6.3 夾緊機(jī)構(gòu).......................................................................20
6.4 夾具與機(jī)床的聯(lián)接元件...........................................................20
6.5 定位誤差分析..................................................................20
6.6 切削力及夾緊力的計(jì)算...........................................................20
結(jié)論 21
參考文獻(xiàn) 22
致謝 22
1 緒論
1.1選題的意義
當(dāng)人們談起制造行業(yè)中的發(fā)展時(shí),很少談到工件夾具,但是在零件生產(chǎn)的基本領(lǐng)域,正吹著改革之風(fēng)。一項(xiàng)優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高,并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的,不規(guī)則的推動(dòng)架類,桿類工件,幾乎各道工序都離不開專門設(shè)計(jì)的高效率夾具。目前,中等生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)械加工生產(chǎn)企業(yè),其夾具的設(shè)計(jì),制造工作量,占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段,對(duì)夾具的選擇和設(shè)計(jì)工作的重視程度,絲毫也不壓于對(duì)機(jī)床設(shè)備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計(jì),制造和生產(chǎn)過程中對(duì)夾具的正確使用,維護(hù)和調(diào)整,對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
如今,制造商們需要供應(yīng)商提供一步到位服務(wù),他們要求世界范圍內(nèi)的當(dāng)?shù)毓?yīng)商能夠支持全球化生產(chǎn)。他們堅(jiān)持與供應(yīng)商保持并行生產(chǎn)過程開發(fā)。他們努力尋求各種以及所有可以降低其產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間的對(duì)策。那些制作夾具的人,必須采用與制作價(jià)值好幾百萬美元的加工中心的人們所采用的相同的規(guī)則,如今他們正在迎接這種挑戰(zhàn)。
1.2 夾具的發(fā)展方向
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件,在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下,夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
一、高精度
隨著機(jī)床加工精度的提高,為了降低定位誤差,提高加工精度對(duì)夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm,夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm,平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái),其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi);夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm;瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí),世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然,為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性,夾具有不同的型號(hào),以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。?
二、高效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間,各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等,快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具,加緊和松開工件只用1~2秒,夾具結(jié)構(gòu)簡化,為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間,瑞典3R夾具僅用1分鐘,即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng),1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上,球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具,起到縮短停機(jī)時(shí)間,提高生產(chǎn)效率的作用。?
三、模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。
利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件,快速組裝成各種夾具,已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí),節(jié)材、節(jié)能,體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ),應(yīng)用CAD技術(shù),可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫,進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì),為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程,既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案,又能積累使用經(jīng)驗(yàn),了解市場(chǎng)需求,不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作,正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站,為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺(tái),爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。?
四、通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。
采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng),一次性投資比較大,只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng),應(yīng)用范圍廣,通用性好,夾具利用率高,收回投資快,才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具,僅用品種、規(guī)格很少的配套元件,即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng),使得夾具的通用性好,元件少而精,配套的費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
1.3 本章小結(jié)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn),機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn),已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇,可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世,提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步,使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。
自20世紀(jì)末期以來,現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長足的發(fā)展。但工具(含夾具、刀具、量具與輔具等)在不斷的革新中,其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此,無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,夾具都是重要的工藝裝備。
2 推動(dòng)架的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 推動(dòng)架的工藝
2.1.1推動(dòng)架的作用
該零件為B6050刨床推動(dòng)架,是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的零件(如附圖1),Φ32+0.0270孔安裝在進(jìn)給絲杠軸,靠近Φ32+0.0270孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為Φ160+0.033孔裝棘輪。Φ160+0.033孔通過銷與杠連接。把從電動(dòng)機(jī)創(chuàng)來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過偏心輪杠桿使零件繞Φ32+0.0270軸心線擺動(dòng)。同時(shí),棘輪撥動(dòng)棘輪,使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)進(jìn)給。
(附圖1 零件圖)
(附圖1 三維圖)
(附圖1 毛坯圖)
1.2推動(dòng)架的技術(shù)要求
推動(dòng)架的技術(shù)要求見表1.1
表1.1 推動(dòng)架技術(shù)要求
加工表面
偏差
mm
公差及精度等級(jí)
粗糙度 Ra
μm
形位公差/mm
φ27的端面
IT13
12.5
0.1
A
φ16的孔
+0.029
0
IT6-IT9
3.2
φ50的外圓端面
IT7-IT9
6.3
φ32的孔
+0.027
0
IT7-IT8
6.3
φ35的兩端面
IT13
25
φ16的孔
+0.029
0
IT6-IT9
3.2
1.3推動(dòng)架工藝分析
分析可知本零件材料為灰口鑄鐵,HT200。該零件具有較高的強(qiáng)度,耐磨性,耐熱性,減震性,適應(yīng)于承受較大的應(yīng)力,要求耐磨的零件。刨床推動(dòng)架具有兩組工作表面,他們之間有一定的位置要求。
由零件圖可知,φ32+0.027 0、φ16+0.019 0孔的中心線是主要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組:
1.φ32mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括:φ32mm的兩個(gè)端面及孔和倒角,φ16mm的兩個(gè)端面及孔和倒角。
2.以φ16mm孔為加工表面
這一組加工表面包括,φ16mm的端面和倒角及內(nèi)孔φ10mm、M8-6H的內(nèi)螺紋,φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。
這兩組的加工表面有著一定的位置要求,主要是:
1.φ32mm孔內(nèi)與φ16mm中心線垂直度公差為0.10;
2.φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。
由以上分析可知,對(duì)這兩組加工表面而言,先加工第一組,再加工第二組。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知,上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的,零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。另外考慮到零件的精度不高可以在普通機(jī)床上加工。
2.3確定毛坯 、繪制毛坯簡圖
2.3.1選擇毛坯
根據(jù)零件差資料知:零件材料確定毛坯為灰鑄鐵,通過計(jì)算和查詢資料可知,毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量,可采用金屬型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來,故還需要安放型心。此外,為消除殘余應(yīng)力,鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效進(jìn)行處理。
2.3.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
零件基本尺寸在100—160之間,由表2-1可知,差得該鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為8~10級(jí)。由表2-5可知,加工余量等級(jí)MA為G級(jí),故CT=10級(jí),MA為G級(jí)。
表2.1用查表法確定各加工表面的總余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值
說明
φ27的端面
92
H
4.0
頂面降一級(jí),單側(cè)加工
φ16的孔
φ16
H
3.0
底面,孔降一級(jí),雙側(cè)加工
φ50的外圓端面
45
G
2.5
雙側(cè)加工(取下行值)
φ32的孔
φ32
H
3.0
孔降一級(jí),雙側(cè)加工
φ35的兩端面
20
G
2.5
雙側(cè)加工(取下行值)
φ16的孔
φ16
H
3.0
孔降一級(jí),雙側(cè)加工
表3.2由參考文獻(xiàn)可知,鑄件主要尺寸的公差如下表:
主要加工表面
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
φ27的端面
92
4.0
96
3.2
φ16的孔
φ16
6
φ10
2.2
φ50的外圓端面
45
5
50
2.8
φ32的孔
φ32
6.0
φ26
2.6
φ35的兩端面
20
5
25
2.4
φ16的孔
φ16
6
φ10
2.2
2.3.2繪制推動(dòng)架毛胚的鑄造簡圖
由表2.1所得結(jié)果,繪制毛坯簡圖如圖2.2所示。
(圖2.2 零件的毛坯圖)
2.4擬定推動(dòng)架工藝路線
2.4.1、定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分,通常先確定精基準(zhǔn),然后再確定粗基準(zhǔn)?;孢x擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?;孢x擇得正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過程中會(huì)問題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
2.4.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn),稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差,零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一,先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準(zhǔn)
2.3.4 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)一般的軸類零件來說,以外圓作為基準(zhǔn)是合理的,按照有關(guān)零件的粗基準(zhǔn)的選擇原則:當(dāng)零件有不加工表面時(shí),應(yīng)選擇這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn),當(dāng)零件有很多個(gè)不加工表面的時(shí)候,則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對(duì)位置精度較高大的不加工表面作為粗基準(zhǔn),從零件的分析得知,B6065刨床推動(dòng)架以外圓作為粗基準(zhǔn)。
2.5各面、孔加工方法的確定
根據(jù)推動(dòng)架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,確定加工件各表面的加工方法,如表3.1:
表3.1 推動(dòng)架各表面加工方案
主要加工表面
尺寸精度等級(jí)
粗糙度
加工方案
備注
φ27的端面
IT13
12.5
粗銑
表1-8
φ16的孔
IT6-IT9
3.2
鉆-擴(kuò)-鉸-
表1-9
φ50的外圓端面
IT7-IT9
6.3
粗銑-精銑
表1-8
φ32的孔
IT7-IT8
6.3
鉆-擴(kuò)-鉸
表1-9
φ35的兩端面
IT13
25
粗銑
表1-8
φ16的孔
IT6-IT9
3.2
鉆-擴(kuò)-鉸
表1-9
φ6的孔
IT11-IT12
25
鉆
表1-9
φ8螺紋孔
(公差帶5H-7H)
6.3
鉆螺紋
表1-10
寬6mm的槽
IT11-IT13
12.5
粗銑
表1-8
拉溝槽R3
25
拉
2.6加工階段的劃分
該推動(dòng)架的加工質(zhì)量要求較高,可將加工階段劃分成面加工和孔加工兩個(gè)階段。
加工過程中,首先加工面,然后加工各空,最后加工各細(xì)節(jié)部分(攻絲、拉槽等)
2.7工序的集中與分散
該零件選用工序集中原則安排推動(dòng)架的加工工序。該推動(dòng)架的生產(chǎn)類型是中、小批生產(chǎn),可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具,以提高生產(chǎn)率;而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少,不但可縮短輔助時(shí)間,而且由于在一次裝夾中加工了許多表面,有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。
2.8工序順序的安排
2.8.1機(jī)械加工工序
遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則 、“先粗后精”原則、“先主后次”原則、 “先面后孔”原則。制定機(jī)械加工工序如下:
工序I 銑φ32mm孔的端面
工序II 銑φ16mm孔的端面
工序III 銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準(zhǔn)的兩個(gè)端面
工序IV 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序V 銑φ10mm孔和φ16mm的基準(zhǔn)面
工序VI 鉆、擴(kuò)、鉸φ32mm,倒角45°。選用Z535立式鉆床加工
工序VII 鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔,倒角45°。用Z535立式鉆床加工
工序VIII 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45度。選用Z525立式鉆床
工序Ⅸ 鉆螺紋孔φ6mm的孔,攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工
工序Ⅹ 鉆φ6mm的孔,锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工
工序Ⅺ 拉溝槽R3
2.8.2 熱處理工序
加工之前進(jìn)行時(shí)效處理。
2.8.3 輔助工序
在半精加工后,安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序;精加工后,安排去毛刺、清洗和終檢工序。
綜上所述,該推動(dòng)架工序的安排順序?yàn)椋簾崽幚恚〞r(shí)效處理)——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。
2.9確定加工路線
在綜合考慮上述工序安排的原則基礎(chǔ)上,由表3.2列出推動(dòng)架的工藝路線
3 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用
3.1機(jī)床設(shè)備的選用
在大批生產(chǎn)條件下,可以選用高效的專用設(shè)備和組合機(jī)床,也可選用通用設(shè)備。所選用的通用設(shè)備應(yīng)提出機(jī)床型號(hào),所選用的組合機(jī)床應(yīng)提出機(jī)床特征,如“四面組合機(jī)床”。主要以由表3.2給出。
3.2工藝裝備的選用
工藝裝配主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應(yīng)簡要寫出它們的名稱,如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。
刀具、量具以在3.2給出。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),所選用的夾具均為專用夾具。
4 加工余量、工序尺寸和公差的確定
此處只對(duì)對(duì)第七道工序進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
毛坯為空心,通孔,孔內(nèi)要求尺寸精度等級(jí)介于IT7~IT8之間,由表2-8可查得工序尺寸及余量:
鉆孔:Φ30 2z=1.75mm
擴(kuò)孔: Φ31.75 2z=1.8mm
粗鉸孔:Φ31.93 2z=0.07mm
精鉸:Φ32 H7
由表1-20可以依次確定精度等級(jí)為:精鉸:IT7;粗鉸:IT10;擴(kuò)孔:IT10鉆:IT12。根據(jù)上述結(jié)果,再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為,精鉸:0.025mm; 粗鉸:0.1mm; 擴(kuò)孔:0.1mm;鉆:0.25mm。
以上均為孔的上偏差,下偏差均為零。
5 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
5.1切削用量的計(jì)算
計(jì)算工序VI—鉆、擴(kuò)、鉸φ32mm。
5.1.1鉆孔工步
1)背刀吃量аp的選擇定аp=4.0mm。
2)進(jìn)給量的確定 由表5-22,選取該工步得進(jìn)量f=0.5mm/r。
3)切削速度的計(jì)算 由表5-31,按工件材料為鑄鐵的條件選取,切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=212r/min, 根據(jù)表4-9查Z535型立式鉆床得主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=195r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=18.4m/min。
5.1.2擴(kuò)孔工步
1)背吃刀量的確定
取雙邊被遲到量аp=1.75mm。
2)進(jìn)給量的確定
由表5-23和表4-7,選取該工步的每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量=0.90mm/r。
3)切削速度的計(jì)算
由查手冊(cè)表2.4-53(P562),按工件材料為灰鑄鐵的條件選取,切削速度可以取為18m/min。由公式(5-1) 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=179.1r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速=195r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度=195r/min31.75mm/1000=19.4m/min。
5.1.3粗鉸工步
1)背吃刀量的確定
取雙面被吃刀量аp=1.8mm。
進(jìn)給量的確定
2)由表5-23和表4-7,選取該工步的每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量=0.90mm/r。
3)切削速度的計(jì)算
由查手冊(cè)表2.4-53(P562),按工件材料為灰鑄鐵的條件選取,切削速度可以取為4m/min。由公式(5-1) 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=40.0r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度=68r/min31.93mm/1000=6.8m/min。
5.1.4精鉸工步
1) 背吃刀量的確定
取雙面被吃刀量аp=0.07mm。
2) 進(jìn)給量的確定
由表5-31和表4-7,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.90mm/r。
3) 切削速度的計(jì)算
由表5-31,按工件材料為灰鑄鐵的條件選取,切削速度可以取為3m/min。由公式(5-1) 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=30.0r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度=68r/min32mm/1000=6.8m/min。
5.2時(shí)間定額的計(jì)算
5.2.1基本時(shí)間的計(jì)算
1)鉆孔工步
根據(jù)表5-41,鉆孔的基本時(shí)間可由公式 求得。=50, =2.4,; f=0.5mm/r;n=195r/min。則該工步的基本時(shí)間t=(50+2.4+2)/0.5mm/r / 195r/min=30.4s
2)擴(kuò)孔工步
根據(jù)表5-41,本工序時(shí)間可由公式求得。式中=50mm;=2~4mm;,取= ,2.4mm;=4mm;
;n=195r/min。將上述結(jié)果帶入公式,則該工序的基本時(shí)間t=(50+2.4+4)/0.9mm/r / 195r/min=17.5s
3)粗鉸工步
根據(jù)表5-41,鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.09條件查得=0.37mm;=15mm;而=50mm;;n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式,則該工序的基本時(shí)間t=(50+0.37+15)/0.9mm/r / 68r/min=64.2s。
4)精鉸工步
根據(jù)表5-41,鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.035條件查得=0.19mm;=13mm;而=50mm;;n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式,則該工序的基本時(shí)間t=(50+0.19+13)/0.9mm/r / 68r/min=62.0s。
5.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述,輔助時(shí)間與基本時(shí)間之間的關(guān)系為=(0.150.2),該零件取=0.15,則該工序的輔助時(shí)間為:
工序VI鉆孔工步的輔助時(shí)間:=0.1530.4=4.5s;
工序VI擴(kuò)孔孔工步的輔助時(shí)間:=0.1517.5=2.6s;
工序VI粗鉸孔工步的輔助時(shí)間:=0.1564.2=9.6s;
工序VI精鉸工步的輔助時(shí)間:=0.1562.2=9.3s;
5.2.3 其他時(shí)間的計(jì)算
除了作業(yè)時(shí)間(基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和)以外,每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該推動(dòng)架的生產(chǎn)類型大批生產(chǎn),分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微,可以忽略不計(jì);布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%7%,休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%4%,本工件均取3%,則各工序的其他時(shí)間(+)可按關(guān)系式(3%+3%)(+)計(jì)算,他們分別為:
工序VI鉆孔工步的其他時(shí)間:+=6%(30.4+4.5)=2.1s;
工序VI擴(kuò)孔孔工步的其他時(shí)間:+=6%(17.5+2.6)=1.2s;
工序VI粗鉸孔工步的其他時(shí)間:+=6%(59.2+9.6)=4.2s;
工序VI精鉸工步的其他時(shí)間:+=6%(57.1+9.3)=4.0s;
5.2.4單件時(shí)間的計(jì)算
工序VI的單件時(shí)間為三個(gè)工步單價(jià)時(shí)間的和,其中
鉆孔工步=30.4+4.5+2.1=37s;
擴(kuò)孔工步=17.5+2.6+1.2=21.3s;
粗鉸工步=59.2+9.6+4.2=73s;
精鉸工步=57.1+9.3+4.0=70.4s;
因此,工序VI的單件時(shí)間=++=37+21.3+73+70.4=201.7s。
將上述零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果,填入工藝文件。
6 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。根據(jù)老師給定的題目,設(shè)計(jì)工序VI—鉆、擴(kuò)、鉸Φ32孔。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。刀具為麻花鉆、套式機(jī)用鉸刀等,制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過鑄造得到。
6.1問題的提出
本夾具主要用來工序VI—鉆、擴(kuò)、鉸Φ32孔。由于工序較多,工藝要求相對(duì)較高,加工相對(duì)復(fù)雜。本夾具的設(shè)計(jì)工程中應(yīng)主要考慮如何定位,使用六點(diǎn)定位原理限制六個(gè)自由度。同時(shí)由于加工過程中受力較大,受力方向較多,還應(yīng)考慮如何才能實(shí)現(xiàn)很好的夾緊,以便進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械加工。其次還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。
6.2定位方案
工件以Φ50外圓及端面為定位基準(zhǔn),采用V型塊與平面組合定位方案。其中平面限制工件三個(gè)自由度,V型塊限制兩個(gè)自由度。定位后只有Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)無法限制,但是由于本工件夾緊部分為圓柱形,因此無需對(duì)該自由度進(jìn)行限制。綜上,該定位方案可行。
6.3夾緊機(jī)構(gòu)
采用螺旋推動(dòng)V型塊夾緊機(jī)構(gòu),通過擰緊右端C型固定手柄壓緊螺釘,推動(dòng)活動(dòng)V型塊壓緊工件實(shí)現(xiàn)夾緊。同時(shí)輔助以快速壓板,進(jìn)行輔助夾緊。
6.4夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定為鍵,固定在夾具體底面同一條直線位置的鍵槽中,用于確定機(jī)床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩,減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具加工過程的穩(wěn)定性。
6.5定位誤差分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為三個(gè)支承釘和一個(gè)V形塊,定為基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合,所以基準(zhǔn)不重合誤差△b=0,由于存在間隙,定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。由表2-3鑄件尺寸公差,基準(zhǔn)位移誤差為。所以定位誤差。
6.6切削力及夾緊力的計(jì)算
各工序中,鉆孔過程受力最大,所以只計(jì)算該工序切削力即可。
鉆孔切削力:查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6,得鉆削力計(jì)算公式:
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度, 45mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.5mm
D───麻花鉆直徑, Φ30mm
HB───布氏硬度,140HBS
所以
=968(N)
鉆孔的扭矩:
式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.5mm
D───麻花鉆直徑, Φ30mm
HB───布氏硬度,140HBS
=×0.014××
=1840(N·M)
根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿足要求,故此夾具可以安全工作。
其中,夾具的三維裝配圖,CAD裝配圖,夾具體圖紙分別如下:
結(jié) 束 語
很快結(jié)束了繁忙的畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。期間,在老師的的辛勤指導(dǎo)下,取得了一定的成績,畢業(yè)設(shè)計(jì)是《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)通過理論與實(shí)踐的結(jié)合,加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解,強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段,第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí);夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
回顧起此次推動(dòng)架的畢業(yè)設(shè)計(jì),至今我仍感慨頗多,的確,從理論到實(shí)踐,在整整兩星期的日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的的東西,同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會(huì)遇到過各種各樣的問題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固等。
我覺得這次設(shè)計(jì)最重要的是讓我懂得了團(tuán)隊(duì)精神的重要性。在本次設(shè)計(jì)過程中,如果我們沒有一個(gè)很好的團(tuán)隊(duì)互助,許多問題仍然將是問題,但是,很“遺憾”我們進(jìn)行了很好的合作。很多自己想了很久沒有結(jié)果的問題,在大家的幫助下很快就可以解決掉。我深刻的感覺到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。
另外,還要特別感謝我們的指導(dǎo)老師和授課老師。在這次設(shè)計(jì)過程中如果沒有他們的細(xì)心的幫助、辛勤的指導(dǎo)、孜孜不倦的教誨,可以說我們不可能這么順利的完成本次設(shè)計(jì)!
謝 辭
在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲,謝謝!我想沒有他們的幫助,畢業(yè)設(shè)計(jì)就會(huì)做得很困難。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在xxx老師悉心指導(dǎo)下完成的。xxx老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過程中也遇到了不少的問題,xxx老師給了我許多關(guān)懷和幫助,并且隨時(shí)詢問我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們,也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。
在此設(shè)計(jì)及論文撰寫過程中得到了班上同學(xué)的無私幫助,在此對(duì)你們表示衷心的感謝,感謝你們的鼎力相助。
在論文工作中,得到了學(xué)校有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持,在此表示衷心的感謝。
最后,在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時(shí),我再次感謝對(duì)我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了!
文 獻(xiàn)
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